Vào cuối những năm 1990, các kỹ sư và OEM đã dự đoán một tương lai trong đó kiến trúc điện 42 volt sẽ là tính năng tiêu chuẩn trên tất cả các loại xe mới. Hệ thống điện áp cao này là giải pháp cung cấp năng lượng cần thiết cho các phụ tải như trợ lực lái điện. Nó đạt đến tiêu chuẩn SAE để các OEM và nhà cung cấp có thể triển khai các hệ thống này. Chuyện gì đã xảy ra thế? Câu trả lời đơn giản là các kỹ sư đã cải tiến cách quản lý nguồn điện 12 volt trong xe.
Trong thời kỳ này, nhiều kỹ sư đang phải đối mặt với một xu hướng khác gọi là ghép kênh. 25 năm trước, các phương tiện có rất nhiều hệ thống hoạt động độc lập với các hệ thống khác.
Ví dụ: bạn có thể đã thấy mô-đun điều khiển động cơ giao tiếp với mô-đun điều khiển hộp số hoặc mô-đun ABS qua mạng kết nối CAN. Tuy nhiên, rất hiếm khi bộ điều khiển thân xe, cụm đồng hồ hoặc mô-đun điều khiển trên không nói chuyện với nhau. Ghép kênh được coi là một cách để hài hòa các hoạt động. Các kỹ thuật viên biết đến tính năng ghép kênh giống như nhiều mạng và cổng được tìm thấy trên các phương tiện đời mới. Đó là lý do khiến hệ thống lái trợ lực điện có thể thực hiện được với hệ thống 12 volt.
Cuộc tranh luận về điện áp 42 volt đã đưa ra dự đoán đúng về việc tăng tải điện. Điều sai sót nằm ở mức độ kết nối và tốc độ của các mạng này. Các kỹ sư biết rằng hệ thống lái trợ lực điện có thể tiêu thụ hơn 60 Amps trong mức tải trợ lực cao nhất. Việc quản lý các tải này trên hệ thống điện có thể khó khăn. Nếu hệ thống lái trợ lực điện không thể giao tiếp với mô-đun điều khiển động cơ, tốc độ và công suất động cơ có thể dao động khi cần bù tải.
Bạn có thể nhận thấy rằng khi nhiều xe trong nước và nhập khẩu bắt đầu chuyển sang sử dụng hệ thống lái trợ lực điện, họ đã giới thiệu các mô-đun quản lý việc phân phối điện cho hệ thống điện của xe cùng một lúc. Các mô-đun nguồn này được nối mạng và có thể quản lý các tải gây ra bởi các thao tác lái đột ngột và kích hoạt các van trong mô-đun ABS có thể cần dòng điện 80 Amps.
Chẩn đoán hệ thống lái điện đòi hỏi sự hiểu biết về điện áp, dòng điện và tải. Ngoài ra, kỹ thuật viên phải hiểu cách các mô-đun và cảm biến phối hợp với nhau để xác định mức độ hỗ trợ.
1. Mô tơ
Hầu hết các hệ thống lái trợ lực điện đều sử dụng mô tơ điện. Một số mô tơ sử dụng thiết kế không chổi than và có dải điện áp hoạt động từ 9 đến 16 volt.
Mô tơ sử dụng cảm biến quay để xác định vị trí của nó. Trên một số hệ thống, nếu mô-đun được thay thế hoặc chốt đã được thay đổi, thì phải học các điểm dừng cuối của hệ thống lái để mô tơ không đẩy thanh răng vượt quá góc lái tối đa. Đây có thể là một bước bổ sung ngoài việc hiệu chỉnh cảm biến góc lái. Mô tơ có thể được kết nối với trụ lái hoặc thước lái.
2. Mô-đun
Mô-đun trợ lực lái điện không chỉ là một bảng mạch và cácgiắc nối trong hộp nhôm. Mô-đun này chứa các trình điều khiển, bộ tạo tín hiệu và công tắc MOSFET cấp nguồn và điều khiển mô tơ điện. Mô-đun này cũng chứa một mạch theo dõi dòng điện để đo ampe mà mô tơ đang sử dụng. Màn hình hiện tại và các đầu vào khác xác định nhiệt độ của mô tơ bằng thuật toán có tính đến cả nhiệt độ môi trường.
Nếu hệ thống phát hiện tình trạng có thể khiến mô tơ quá nóng, mô-đun sẽ giảm lượng dòng điện đi tới động cơ. Hệ thống có thể chuyển sang chế độ không an toàn, tạo mã lỗi và cảnh báo người lái xe bằng đèn cảnh báo hoặc thông báo.
3. Cảm biến
Đo góc vị trí vô lăng và tốc độ quay cung cấp thông tin quan trọng cho hệ thống lái trợ lực điện. Công cụ chẩn đoán thường sẽ hiển thị thông tin này theo độ. Cảm biến góc lái (SAS) thường là một phần của cụm cảm biến ở cột lái. Cụm cảm biến sẽ luôn có nhiều hơn một cảm biến vị trí lái. Một số cụm cảm biến có ba cảm biến để xác nhận dữ liệu. Một số cụm SAS và mô-đun cảm biến được kết nối với bus CAN. Mô-đun hoặc cụm SAS có thể được kết nối trực tiếp với mô-đun ABS/ESC trên bus CAN hoặc có thể là một phần của CAN tổng thể trong một vòng kết nối các mô-đun khác nhau trong xe.
Cảm biến mô men lái đo lực lái do người lái áp dụng và cho phép điều khiển mức độ trợ lực lái điện. Nó có chức năng tương tự như van ống trong hệ thống lái trợ lực thủy lực.
Tham khảo ngay: Hệ thống lái trợ lực thủy lực là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
4. Mạng kết nối
Hệ thống lái trợ lực điện thường là một phần của bus CAN tốc độ cao trên xe. Trên mạng này là ECM cho động cơ và ESC/ABS. Các mô-đun này chia sẻ thông tin về tốc độ xe, góc lái và hoạt động của động cơ. Các thông tin khác, như nhiệt độ môi trường được chia sẻ thông qua các mô-đun cổng như cụm đồng hồ.
Thông tin được chia sẻ có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề cơ học như điều khiển mô-men xoắn mà xe dẫn động cầu trước gặp phải. ECM có thể nhận tín hiệu đầu vào từ bàn đạp ga, cho biết người lái xe muốn đạp ga khi xe đang ở tốc độ thấp. Mô-đun trợ lực lái có thể sử dụng thông tin này để thêm các mức mô-men xoắn cụ thể nhằm chống lại việc điều khiển mô-men xoắn. Mô-đun ABS cũng có thể tác dụng phanh để điều khiển xe.
5. Software
Hệ thống lái trợ lực điện có phần mềm tinh vi có thể điều chỉnh,không chỉ mức độ hỗ trợ mà còn cả cảm giác lái của người lái. Phần mềm cũng điều chỉnh nhiệt độ của mô tơ.
Các OEM thường sẽ phát hành bản cập nhật cho mô-đun trợ lực lái. Những bản cập nhật này có thể giúp giải quyết các sự cố và mã lỗi liên tục có thể khiến đèn bật sáng và khiến hệ thống chuyển sang chế độ không an toàn.
6. Trả lái về chính giữa
Tay lái trợ lực điện có thể giúp đưa tay lái về trung tâm sau khi rẽ xong. Thông tin từ cảm biến vị trí lái giúp hệ thống không bị “vượt quá” vị trí trung tâm. Tính năng này rất quan trọng trên các loại xe ngày nay có vành có đường kính lớn. Chức năng quay trở lại cho phép bánh xe ít tích cực hơn để tăng độ ổn định của xe và cải thiện cảm giác lái.
7. Giảm chấn
Tay lái trợ lực điện có thể giúp giảm chấn động ở vô lăng do những va chạm trên đường không bằng phẳng. Nó sử dụng thông tin về tốc độ và vị trí vô lăng để xác định mức độ giảm chấn. Đôi khi, vô lăng sẽ chuyển sang chế độ này khi xe đang đỗ với động cơ đang bật và người lái xe có thể nhận thấy những chuyển động nhỏ ở bánh xe.
Tham khảo ngay: Khoá học Kỹ thuật chẩn đoán ô tô hiện đại
8. Kéo bù
Hệ thống lái trợ lực điện có thể loại bỏ lực kéo nhỏ do lốp xe, mặt đường và tải trọng gây ra. Mô tơ có thể giúp hạn chế lực kéo đó. Một số hệ thống sẽ giám sát lực kéo. Cuối cùng, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh để bù lại lực kéo do lốp xe và mặt đường. Bạn có thể xóa phần bù đã học này bằng công cụ chẩn đoán
9. Điều khiển tự động
Với dữ liệu chính xác hơn và các mô-đun nhanh hơn, mô tơ điện trên giá đỡ đang làm được nhiều việc hơn là chỉ hỗ trợ người lái. Chỉ cần thêm một vài cảm biến và phần mềm mới, chiếc xe có thể tự lái.
Không thể đỗ xe song song?
Gắn một số cảm biến tiệm cận vào cản xe để có thể sử dụng cho hệ thống hỗ trợ đỗ xe có thể đỗ xe song song. Tất cả những gì người lái xe phải làm là nhấn ga và phanh.
Thêm camera phía trước và phía sau cũng như cảm biến tiệm cận vào gương chiếu hậu và bạn sẽ có hệ thống giữ làn đường có thể cho biết khi nào xe đang chệch khỏi làn đường của mình. Các hệ thống nhẹ có thể làm rung chuyển bánh xe giống như chúng đang va vào một dải giảm tốc, các hệ thống tích cực hơn có thể hành động và điều khiển phương tiện trở lại làn đường.
10. Chẩn đoán
Hệ thống lái trợ lực điện thường không thể được khắc phục bằng cách loại bỏ bộ phận lỗi. Thước lái và mô-đun có thể rất tốn kém để thay thế. Cảm biến góc lái và mô-men xoắn khó hoán đổi do vị trí của chúng trên cột lái.
Cách chẩn đoán hệ thống lái điện này là kiểm tra đầu vào, mã lỗi và mạng thông qua công cụ chẩn đoán ngay cả trước khi kiểm tra vật lý các thành phần. Bạn cần xem dữ liệu từ các cảm biến để đảm bảo chúng không đưa ra thông tin sai lệch.
Ngoài ra, hãy xem các mô-đun khác trên đường truyền CAN để xem chúng có đang giao tiếp hay không. Việc thiếu các dữ liệu như tốc độ xe hoặc độ lệch có thể khiến hệ thống chuyển sang chế độ không an toàn.
Xem thêm: Tổng quan về mạng CAN
11. Các hệ thống lái điện thế hệ tiếp theo
Ford, Audi, Mercedes-Benz, Honda và GM đang giới thiệu hệ thống lái với tỷ số thay đổi trên một số nền tảng. Một số nhà sản xuất ô tô cũng gọi đây là hệ thống lái thích ứng.
Hệ thống lái có tỷ số thay đổi thay đổi mối quan hệ giữa hành động của người lái trên vô lăng và tốc độ quay của bánh trước. Với hệ thống lái có tỷ số thay đổi, tỷ số này liên tục thay đổi theo tốc độ của xe, tối ưu hóa phản ứng lái trong mọi điều kiện.
- Ở tốc độ thấp hơn, chẳng hạn như khi vào chỗ đỗ xe hoặc di chuyển trong khu vực chật hẹp, cần ít quay vô lăng hơn. Hệ thống lái thích ứng giúp xe điều khiển dễ dàng và dễ quay đầu hơn khi điều khiển hệ thống lái quay nhiều hơn.
- Ở tốc độ trên đường cao tốc, hệ thống sẽ tối ưu hóa phản hồi lái, cho phép xe phản ứng mượt mà hơn với từng thao tác lái. Các hệ thống của Ford và Mercedes-Benz sử dụng bộ truyền động được điều khiển chính xác được đặt bên trong vô lăng và không yêu cầu thay đổi hệ thống lái truyền thống của xe.
Bộ truyền động là một động cơ điện và hệ thống truyền động về cơ bản có thể thêm hoặc bớt các thông tin đầu vào của tay lái của người lái. Kết quả là mang lại trải nghiệm lái tốt hơn ở mọi tốc độ, bất kể kích cỡ hoặc hạng xe.
Vâng, và trên đây là toàn bộ thông tin về chẩn đoán hệ thống lái điện mà VATC cung cấp cho bạn. Chúc bạn đã có một bài học bổ ích cho quá trình làm nghề của mình. Và đừng quên theo dõi website của chúng tôi để tiếp tục đón đọc những bài viết về kiến thức ô tô cập nhất mới nhất nhé!
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
Xem thêm:
